Eesti idufirma UP Catalyst leiutas tehnoloogia, kuidas saab kasvuhoonegaasi kasutada ülivajalike süsiniknanomaterjalide tootmiseks. Saadud toormaterjalist on eelkõige huvitatud elektriautode akude tööstus.
UP Catalysti tehnoloogiajuht Einar Karu tõdes, et tegu on ka maailmas revolutsioonilise tehnoloogiaga. “Me muundame süsinikdioksiidi ehk süsihappegaasi (CO2) elektrokeemiliselt süsiniknanomaterjalideks või grafiidiks, protsessi käigus eraldub mõistagi ka hapnik ning kogu tegevus toimub keskkonnasäästlikult ning väiksema energiakuluga,” lisab ta. “Lihtsustatult selgitades võtame süsinikdioksiidi, suuname enda reaktorisse, kus on elektrolüüt. Reaktoris toimub elektrolüütiline protsess anoodide ja katoodide vahel ja elektrienergia abil muundatakse CO2 puhtaks süsinikuks ja hapnikuks. Vastavalt protsessi parameetritele on saab sünteesida erinevaid süsinikmaterjale – süsiniknanotorusid, -nanofiibreid, -nanosfääre, aga ka grafiiti.”
Nii lahendab UP Catalyst ühe hoobiga kaks põletavat probleemi – esiteks kasutab ära muudes tööstustes tekkiva CO2-e ja teiseks toodab väärtuslikku toormaterjali, mille vajadus kasvab maailmas iga aastaga. Einar Karu sõnul kasutatakse nende tehnoloogia saadusi peamiselt elektriautode akude valmistamisel. Nii on juba koostöö vastu huvi üles näidanud NorthVolt, LG Chem, Panasonic, Avesta Battery, UniverCell ja teised.
Dr Einar Karu on erialalt atmosfäärikeemik, kes õppinud nii Taani, Šoti- kui ka Saksamaa ülikoolides. Pärast doktorikraadi kaitsmist Max Plancki Keemiainstituudis Saksamaal tuli ta tagasi kodumaale Eestisse ning tõi oma akadeemilised teadmised ja praktilised kogemused startupmaailma kasutusse. “Ma olen seda meelt, et teadus ja ettevõtlus on tugevad just siis, kui tegutsevad koos. Nii on ka meie süsiniknanomaterjalide sünteesi tehnoloogia välja kasvanud akadeemilisest teadustööst. Hea idee juurde moodustus meeskond ja nüüd on meil võimalik toormaterjali toota kilogramm skaalal.”
Kuidas kasutada ära miljon tonni CO2?
Seni on UP Catalyst pilootprojekti jaoks kasutanud süsinikdioksiidi balloonides. “Järgmise sammuna saab valmis automatiseeritud merekonteineris baseeruv reaktor, mille viime koostööpartnerite juurde, kelle tootmises eraldub kõrges sisalduses CO2.” Karu kinnitusel juhtub see näiteks vesiniku tootmisel biometaanist ja ka ammoniaagi valmistamisel. “Samuti saame hõlpsasti kasutada partnerite poolt otse õhust kinni püütud (direct air capture ehk DAC tehnoloogia) CO2-te. Meil on plaan arendada ja ehitada süsihappegaasi eraldavate tööstuste kõrvale oma sünteesireaktorid CO2 väärindamiseks ja väärtusliku süsiniktoormaterjali tootmiseks. Meie idee vastu tundis huvi Euroopa Innovatsiooni- ja Tehnoloogiainstituudi innovatsioonivõrgustik EIT Raw Materials. 2022. aasta jaanuaris alustasimegi ühise projektiga, mille käigus disainime ja ehitame esimese meie tehnoloogial põhineva konteinerreaktori. See peaks valmis saama uue aasta alguskuudel, siis teeme esmased katsetused, esmalt Eestis ja edasi viime reaktori juba mõne koostööpartneri juurde.”
Plaanid on UP Catalystil suured ja suur on ka turg, mis neid vajab, sest elektriautode tootmine kasvab jõudsalt. Praegu toodetakse akudes vajaminevaid juhtivust suurendavaid süsiniknanomaterjale eelkõige fossiilkütustel baseeruva aurufaasist keemilise sadestumise meetodiga. See on esiteks äärmiselt suure energiakuluga, teiseks eraldub protsessi käigus ühe tonni materjali tootmise kohta ligikaudu 224 tonni süsinikdioksiidi. “Meil on energiakulu 60 korda väiksem ja CO2 ei eraldu. Vastupidi, me kasutame ära 3,7 tonni mujal tekkinud süsinikdioksiidi ja transformeerime selle üheks tonniks väärtuslikuks toormaterjaliks,” selgitab Karu.
Aastaks 2030 tahab UP Catalyst toota 300 tuhat tonni süsiniknanomaterjale ja grafiiti aastas. Selleks tuleb aastas kasutada ära miljon tonni süsihappegaasi.
Einar Karu räägib UP Catalysti eduloost ja toormaterjalide turu uutest arengutest 26.-27. oktoobril Tallinnas toimuval suurel rohetehnoloogia konverentsil GreenEST Summit. Ta rõhutab, et toormaterjalide tööstus vajab hädasti uusi innovaatilisi ideid ja teadlaste osalusega idufirmasid. “Kui võtame meie IT-revolutsiooni, siis siin on edulugu ju märgatav. Toormaterjalide tootmissektor pole aga aastakümneid muutunud, mis on aga eriti oluline praeguse kliima- ja energiakriisi ajal”, tõdeb Einar Karu.
Innovatsioonivõrgustik annab hoogu
Temaga nõustub nimekaim Veiko Karu, kes juhib TalTechi geoloogia instituudi maavara- ja tehnoloogiaosakonda ning on ühtlasi Euroopa Innovatsiooni- ja Tehnoloogiainstituudi innovatsioonivõrgustiku EIT Raw Materials võrgustiku TalTechi poolne kontaktisik. “Kindlasti on vaja uusi, keskkonnasäästlikke tootmistehnoloogiaid. Peame liikuma ka kahel suunal – tuleb panustada maavarade uurimisse ja jätkusuutlikku kaevandamisse. Samal ajal otsida võimalusi ringmajanduseks, et kord juba maapõuest välja võetud materjal võimalikult kaua tarbimisel püsiks ning ka tootmisjääkidele uus kasutusala leitaks.”
Toormaterjalide kriisiga tegelevasse EIT Raw Materialsi võrgustikku on koondunud Euroopa teaduse ja majanduse tipud. “Meie ülikool kuulub võrgustikku alates selle loomisest 2015. aastal. Selle aja jooksul oleme korraldanud nii kursusi doktorantidele ja magistrantidele, koostanud ringmajanduse õppematerjale, aidanud kaasa start-up`ide algusele ja scale-up`ide laienemisele ning muidugi innovaatiliste toodete ja teenuste arengule,” loetleb Veiko Karu, kelle sõnul on võrgustikul mitmeid konkursse ja programme, mis aitavad üliõpilastel tuule tiibadesse saada. “Suurepärane võimalus oma uuenduslikule ideele tulevik anda on EIT Jumpstarter programm, mis annab noortele võimaluse valideerida oma äri kontseptsiooni, arendada äriplaani ja tutvustada ideed potentsiaalsetele investoritele. Seal osales 3 aastat tagasi ja pälvis esikoha ka UP Catalyst, kes on hea näide, kuidas ühest teadustööst on koostööpartnerite toel nüüdseks saanud suurte ambitsioonidega ettevõte,” kinnitab Veiko Karu.
